6.9 交流法潮流计算

1、实验目的

潮流计算是电力系统中非常重要的分析计算，指在给定电力系统网络拓扑、元件参数和发电、负荷参量条件下，计算有功功率、无功功率及电压在电力网中的分布。

从数学上看，交流法潮流计算(PF)是求解一组由潮流方程描述的非线性代数方程组。通过该应用案例，展示低代码控制器非线性方程(NLSOLVE动作)求解功能。

2、实验原理

对于一个N节点电网，其潮流方程（极坐标形式）如下所示：

潮流方程

对于PQ节点，已知量为节点负荷的有功与无功功率，未知量为节点电压幅值V、相角θ以及发电节点的无功输出Qg；对于PV节点，已知量为节点的有功功率和电压幅值V，因此加入约束条件Vi=已知幅值；对于平衡节点已知电压幅值与相角，因此加入约束条件Vi=1,θ=0。

3、实验步骤

本交流法潮流计算的对象选取为matpower中的case5标准算例。具体步骤如下

3.1、测点配置

测点配置表格的内容包含了测点的点号、名称、别名、是否离散、是否是计算点以及默认值等。点号是程序里给这个测点的编号，可以自己定义，使用时，测点与通信通道的点号一一对应完成对接。别名是英文字母与下划线组合使用，可以当做变量名用于AOE表格里表达式的书写，使之可以不用点号来表达，使得表达式的意思表达得更加清楚。本案例测点配置如下：

序号点号名称别名是否离散是否计算点默认值备注
1100001测点1DoCal_POINTTRUEFALSE0计算控制
2100002测点2v1FALSEFALSE1节点1电压幅值
3100003测点3v2FALSEFALSE1节点2电压幅值
4100004测点4v3FALSEFALSE1节点3电压幅值
5100005测点5v4FALSEFALSE1节点4电压幅值
6100006测点6v5FALSEFALSE1节点5电压幅值
7100007测点7theta1FALSEFALSE0节点1电压相角
8100008测点8theta2FALSEFALSE0节点2电压相角
9100009测点9theta3FALSEFALSE0节点3电压相角
10100010测点10theta4FALSEFALSE0节点4电压相角
11100011测点11theta5FALSEFALSE0节点5电压相角
12100012测点12qg1FALSEFALSE0发电机1无功输出
13100013测点13qg2FALSEFALSE0发电机2无功输出
14100014测点14qg3FALSEFALSE0发电机3无功输出
15100015测点15qg4FALSEFALSE0发电机4无功输出
16100016测点16qg5FALSEFALSE0发电机5无功输出
17100017测点17pg_balancenodeFALSEFALSE0平衡节点有功输出

3.2、AOE配置

本案例中AOE文件配置内容分为三个部分。

AOE网络声明

名称为交流法潮流计算，触发条件设置为事件驱动（Event_Drive）。

AOE ID是否启用名称触发条件触发条件参数变量初始值
70001TRUE交流法潮流计算Event_DriveV1:1;V2:1;V3:1;V4:1;V5:1;
THETA1:0;THETA2:0;THETA3:0;THETA4:0;THETA5:0;
QG1:0;QG2:0;QG3:0;QG4:0;QG5:0;
PG_balancenode:0

AOE节点声明

AOE ID节点ID名称节点类型超时时间(ms)表达式
700011开始节点Condition10DoCal_POINT > 0.5
700012计算节点Condition101
700013幅值Condition101
700014结束节点Condition10DoCal_POINT == 0

本案例中共有4个节点，节点类型均为Condition，表达式设为1，表明始终满足条件触发执行。

AOE边声明

AOE ID首尾节点动作名称失败模式动作类型动作参数
700011;2进入交流潮流计算DefaultSet_PointsDoCal_POINT:0;
700012;3计算交流潮流DefaultNLSOLVE2.10000000-0.00000000-V1*(V1*(22.25068569)+V2*(-3.52348402cos(THETA1-THETA2)+35.23484021sin(THETA1-THETA2))+V4*(-3.25690464cos(THETA1-THETA4)+32.56904638sin(THETA1-THETA4))+V5*(-15.47029703cos(THETA1-THETA5)+154.70297030sin(THETA1-THETA5)));
0.00000000-3.00000000-V2*(V1*(-3.52348402cos(THETA2-THETA1)+35.23484021sin(THETA2-THETA1))+V2*(12.69106745)+V3*(-9.16758343cos(THETA2-THETA3)+91.67583425sin(THETA2-THETA3)));
3.23490000-3.00000000-V3*(V2*(-9.16758343cos(THETA3-THETA2)+91.67583425sin(THETA3-THETA2))+V3*(12.50125013)+V4*(-3.33366670cos(THETA3-THETA4)+33.33666700sin(THETA3-THETA4)));
PG_balancenode-4.00000000-V4*(V1*(-3.25690464cos(THETA4-THETA1)+32.56904638sin(THETA4-THETA1))+V3*(-3.33366670cos(THETA4-THETA3)+33.33666700sin(THETA4-THETA3))+V4*(9.92423804)+V5*(-3.33366670cos(THETA4-THETA5)+33.33666700sin(THETA4-THETA5)));
4.66510000-0.00000000-V5*(V1*(-15.47029703cos(THETA5-THETA1)+154.70297030sin(THETA5-THETA1))+V4*(-3.33366670cos(THETA5-THETA4)+33.33666700sin(THETA5-THETA4))+V5*(18.80396373));
QG1+QG2-0.00000000-V1*(V1*(--222.48437689)+V2*(-3.52348402sin(THETA1-THETA2)-35.23484021cos(THETA1-THETA2))+V4*(-3.25690464sin(THETA1-THETA4)-32.56904638cos(THETA1-THETA4))+V5*(-15.47029703sin(THETA1-THETA5)-154.70297030cos(THETA1-THETA5)));
-0.98610000-V2*(V1*(-3.52348402sin(THETA2-THETA1)-35.23484021cos(THETA2-THETA1))+V2*(--126.89785446)+V3*(-9.16758343sin(THETA2-THETA3)-91.67583425cos(THETA2-THETA3)));
QG3-0.98610000-V3*(V2*(-9.16758343sin(THETA3-THETA2)-91.67583425cos(THETA3-THETA2))+V3*(--124.99987125)+V4*(-3.33366670sin(THETA3-THETA4)-33.33666700cos(THETA3-THETA4)));
QG4-1.31470000-V4*(V1*(-3.25690464sin(THETA4-THETA1)-32.56904638cos(THETA4-THETA1))+V3*(-3.33366670sin(THETA4-THETA3)-33.33666700cos(THETA4-THETA3))+V4*(--99.23235038)+V5*(-3.33366670sin(THETA4-THETA5)-33.33666700cos(THETA4-THETA5)));
QG5-0.00000000-V5*(V1*(-15.47029703sin(THETA5-THETA1)-154.70297030cos(THETA5-THETA1))+V4*(-3.33366670sin(THETA5-THETA4)-33.33666700cos(THETA5-THETA4))+V5*(--188.02063730));
V1-1.00000000;
V3-1.00000000;
V4-1.00000000;
V5-1.00000000;
THETA4;
QG1/0.40000000-QG2/1.70000000;
V1:1,V2:1,V3:1,V4:1,V5:1,THETA1,THETA2,THETA3,THETA4,THETA5,QG1,QG2,QG3,QG4,QG5,PG_balancenode
700013;4赋值DefaultSet_Pointsv1:V1;
v2:V2;
v3:V3；
v4:V4;
v5:V5;
theta1:THETA1;
theta2:THETA2;
theta3:THETA3;
theta4:THETA4;
theta5:THETA5;
qg1:QG1;
qg2:QG2;
qg3:QG3;
qg4:QG4;
qg5:QG5;
pg_balancenode:PG_balancenode;

4、运行计算

将上述配置文件上传至低代码控制器中，运行即可得到计算结果，其运算结果如下所示。

交流潮流计算结果

matpower计算结果如下：

matpower交流潮流计算结果

对比低代码控制器与matpower计算结果，可见低代码控制器对于交流法潮流能够精确计算。

附件：交流法潮流计算.rar